- 铝热反应
- 共96题
（1）铝热反应原理______（写化学方程式），试剂A为______（写化学式）．
（2）对坩埚内的黑色固体物质的组成，小组进行了如下探究
假设I：该黑色物质为铁
假设Ⅱ：该黑色物质为铁与氧化铁的混合物
【设计方案并实验】
【交流评价】
你认为上述结论是否合理？______，理由是______．
（3）取上述实验所得溶液，滴入适量氯水溶液变红色．
①此时涉及的氧化还原反应的离子反应方程式为______．
②利用反应体系中存在的平衡：Fe3++3SCN-⇌ Fe（SCN）3，小组再将滴入适量氯水的溶液平均分成两份，分别置于两支试管中并编号l、2，进行如下表所示的探究．该实验中，小组主要探究的问题是______；应重点观察的现象是______；预计得出的结论是______．
正确答案
解：（1）该铝热反应为氧化铁和铝的反应，反应方程式为：Fe2O3+2Al
故答案为：Fe2O3+2Al
（2）含有Fe3+的溶液与KSCN溶液混合后溶液会变红，如果没有Fe3+离子，加入KSCN溶液混合后溶液也不会变红．由于固体全部溶解，在这个过程中Fe3O4与酸反应生成的Fe3+可能与Fe反应生成Fe2+，这样溶液也不变红．故结论不合理，应该确认铁溶解后Fe3+还有剩余才能变红．
故答案为：不合理；Fe3O4与酸反应生成的Fe3+与Fe反应生成Fe2+，滴入KSCN溶液后也不变色；
（3）①取上述实验所得溶液，滴入适量氯水，溶液变红色，说明溶液中含有Fe2+，而Cl2能把Fe2+氧化成Fe3+，发生反应2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-，Fe3+和SCN-生成配合物，发生反应Fe3++3SCN-=Fe（SCN）3，故答案为：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-；
②在两个实验中最后都与NaOH溶液反应，应该是研究的Fe3+与OH-反应，但是Fe3+与SCN-有一个化学平衡，在两次实验中不同的是反应物的浓度不同，一份是饱和溶液，一份是1mol/L的溶液，故研究的是Fe3+与OH-反应时反应物的浓度不同对化学平衡的影响；
由于Fe3+和SCN-生成的物质显红色，故可以观察颜色的变化来判断反应的进行程度；
根据勒夏特列原理可以预估结论为增大反应物浓度，平衡向正方向移动；减小反应物浓度，平衡向逆方向移动，
故答案为：浓度对化学平衡移动的影响；溶液颜色的变化；增大反应物浓度平衡向正方向移动，减小反应物浓度平衡向逆方向移动．
解析
解：（1）该铝热反应为氧化铁和铝的反应，反应方程式为：Fe2O3+2Al
故答案为：Fe2O3+2Al
（2）含有Fe3+的溶液与KSCN溶液混合后溶液会变红，如果没有Fe3+离子，加入KSCN溶液混合后溶液也不会变红．由于固体全部溶解，在这个过程中Fe3O4与酸反应生成的Fe3+可能与Fe反应生成Fe2+，这样溶液也不变红．故结论不合理，应该确认铁溶解后Fe3+还有剩余才能变红．
故答案为：不合理；Fe3O4与酸反应生成的Fe3+与Fe反应生成Fe2+，滴入KSCN溶液后也不变色；
（3）①取上述实验所得溶液，滴入适量氯水，溶液变红色，说明溶液中含有Fe2+，而Cl2能把Fe2+氧化成Fe3+，发生反应2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-，Fe3+和SCN-生成配合物，发生反应Fe3++3SCN-=Fe（SCN）3，故答案为：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-；
②在两个实验中最后都与NaOH溶液反应，应该是研究的Fe3+与OH-反应，但是Fe3+与SCN-有一个化学平衡，在两次实验中不同的是反应物的浓度不同，一份是饱和溶液，一份是1mol/L的溶液，故研究的是Fe3+与OH-反应时反应物的浓度不同对化学平衡的影响；
由于Fe3+和SCN-生成的物质显红色，故可以观察颜色的变化来判断反应的进行程度；
根据勒夏特列原理可以预估结论为增大反应物浓度，平衡向正方向移动；减小反应物浓度，平衡向逆方向移动，
故答案为：浓度对化学平衡移动的影响；溶液颜色的变化；增大反应物浓度平衡向正方向移动，减小反应物浓度平衡向逆方向移动．
（1）取磁性氧化铁按图装置进行铝热反应，引发铝热反应的实验操作是______，
现象很壮观，取少许反应生成的“铁块”溶于盐酸，向其中滴加KSCN溶液，发现溶液变血红色．出现这种结果的原因，除了可能混有没反应的磁性氧化铁外，还有一个原因是______．
（2）设计一个简单的实验方案，证明上述所得的“铁块”中含有金属铝．该实验所用试剂是______，反应的离子方程式为______．
（3）请写出此铝热反应的化学方程式：______．每摩铝参与反应，转移的电子数为______．
（4）生成除磁性氧化铁可做铝热反应实验外，下列哪些试剂也可以______．
A．CuO B．Na2O2 C．MnO2 D．MgO．
正确答案
铺KClO3，插镁条并将其点燃
生成的红热的铁在掉落到蒸发皿过程中，表面被空气氧化为Fe3O4
NaOH
2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑
8Al+3Fe3O4═4Al2O3+9Fe
3NA
AC
解析
解：（1）铝热反应的引发：铝热剂上铺KClO3，插镁条并将其点燃，利用金属镁燃烧产生的大量的热来引发实验，取少许反应生成的“铁块”溶于盐酸，向其中滴加KSCN溶液，发现溶液变血红色，证明出现了铁离子，可能是金属中混有没反应的磁性氧化铁或是生成的红热的铁在掉落到蒸发皿过程中，表面被空气氧化为Fe3O4．
故答案为：铺KClO3，插镁条并将其点燃；生成的红热的铁在掉落到蒸发皿过程中，表面被空气氧化为Fe3O4 ；
（2）金属铁和氢氧化钠不反应，但是金属铝可以和氢氧化钠反应产生氢气，证明上述所得的“铁块”中含有金属铝，可以向混合物中加入氢氧化钠，看是否产生气体，产生气体时，有金属铝，反之则没有，故答案为：NaOH；2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑；
（3）金属铝和铁的氧化物在高温下发生反应生成金属铁和氧化铝，即8Al+3Fe3O4
（4）铝热反应用于难熔金属的冶炼：如铁铬锰等，活泼性比金属铝的弱，所以过氧化钠和氧化镁都不合适，故答案为：AC．
铝热反应原理可以应用在生产上，例如焊接钢轨、冶炼难熔金属、制作传统的烟火剂等．某小组同学在研究铝热反应时，进行如下讨论和实验．
（1）关于铝热反应有以下两种认识，其中正确的是______（填字母序号）．
a．该反应需在高温下发生，所以是吸热反应
b．因为铝的还原性较强，所以铝能将相对不活泼的金属从其化合物中置换出来
（2）铝和氧化铁反应的化学方程式是______．
（3）铝和氧化铁反应所得固体成分的初步确定．
①由上述实验可知：溶液中Fe元素的存在形式有______．
②i中产生H2的原因是样品中除含Fe外，可能有未反应的Al，为检验样品中是否含Al单质，可选用的试剂是______．
③ii中生成O2的化学方程式是______．
进一步的实验表明，上述固体样品中Fe元素的存在形式有：Fe、Fe2O3、Fe3O4．
正确答案
解：（1）a．该反应需在高温下发生，所以是吸热反应：反应吸热、放热与反应条件没有必然关系，该反应中反应物总能量大于生成物总能量，所以该反应为放热反应，故a错误；
b．铝热反应中，由于铝的还原性较强，所以铝能将相对不活泼的金属从其化合物中置换出来，故b正确；
故答案为：b；
（2）铝与氧化铁发生的铝热反应方程式为：2Al+Fe2O3
（3）取少量固体样品，加入过量稀盐酸，固体溶解，产生无色气体（经检验为H2），溶液呈浅黄色，说明溶液中含有铁离子；向i所得溶液中加入少量KSCN溶液，溶液呈浅红色，再加入H2O2溶液，产生无色气体（经检验为O2），溶液变为深红色，说明加入双氧水后，溶液中亚铁离子被氧化成铁离子，所以溶液由浅红色变为深红色，则溶液中铁元素存在形式为Fe2+、Fe3+，
①根据分析可知，铁元素在溶液中存在形式为：Fe2+、Fe3+，故答案为：Fe2+、Fe3+；
②铁、氧化铁都不与氢氧化钠溶液反应，而铝能够与氢氧化钠溶液反应，所以可用氢氧化钠溶液检验样品中是否含Al单质，故答案为：NaOH溶液；
③ii中双氧水在铁离子催化作用下分解生成氧气，反应的化学方程式为：2H2O2
解析
解：（1）a．该反应需在高温下发生，所以是吸热反应：反应吸热、放热与反应条件没有必然关系，该反应中反应物总能量大于生成物总能量，所以该反应为放热反应，故a错误；
b．铝热反应中，由于铝的还原性较强，所以铝能将相对不活泼的金属从其化合物中置换出来，故b正确；
故答案为：b；
（2）铝与氧化铁发生的铝热反应方程式为：2Al+Fe2O3
（3）取少量固体样品，加入过量稀盐酸，固体溶解，产生无色气体（经检验为H2），溶液呈浅黄色，说明溶液中含有铁离子；向i所得溶液中加入少量KSCN溶液，溶液呈浅红色，再加入H2O2溶液，产生无色气体（经检验为O2），溶液变为深红色，说明加入双氧水后，溶液中亚铁离子被氧化成铁离子，所以溶液由浅红色变为深红色，则溶液中铁元素存在形式为Fe2+、Fe3+，
①根据分析可知，铁元素在溶液中存在形式为：Fe2+、Fe3+，故答案为：Fe2+、Fe3+；
②铁、氧化铁都不与氢氧化钠溶液反应，而铝能够与氢氧化钠溶液反应，所以可用氢氧化钠溶液检验样品中是否含Al单质，故答案为：NaOH溶液；
③ii中双氧水在铁离子催化作用下分解生成氧气，反应的化学方程式为：2H2O2
铝热反应是铝的一个重要性质，该性质用途十分广泛，不仅被用于焊接钢轨，而且还常被用于冶炼高熔点的金属如钒、铬、锰等．
（1）某校化学兴趣小组同学，取磁性氧化铁按教材中的实验装置（如图1甲）进行铝热反应，现象很壮观．取反应后的“铁块”溶于盐酸，向其中滴加KSCN溶液，发现溶液变血红色．出现这种现象的原因，除了可能混有没反应完的磁性氧化铁外，还有一个原因是______．
（2）若证明上述所得“铁块”中含有金属铝，可选择______（填试剂名称），所发生反应的离子方程式为______．
（3）为克服图1甲的缺陷改用图乙装置进行铝热反应．取反应后的“铁块”溶于盐酸，向其中滴加KSCN溶液，溶液没有出现血红色．为测定该实验所得“铁块”的成分，实验流程如图2所示．
几种氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示．
①试剂A应选择______，试剂B应选择______．（填序号）
A．稀盐酸 B．氧化铁 C．H2O2溶液 D．氨水 E．MgCO3固体
②灼烧完全的标志是______．
③若最终红色粉未M的质量为12.0g，则该“铁块”的纯度是______．如果对所得过滤固体直接洗涤、烘干、称量，计算“铁块”的纯度，则计算结果会______（填“偏大”“偏小”或“无影响”），原因是______．
正确答案
解：（1）铝热反应生成的熔融的铁具有很强的还原性，可以被空气中的氧气氧化导致生成三价的铁，
故答案为：熔融的铁被空气中氧气氧化；
（2）要证明“铁块”中含有金属铝，应利用铁和铝性质的差异性，即铁不能和碱反应，而铝可以，故应选择氢氧化钠溶液，与铝反应的离子方程式为：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，
故答案为：氢氧化钠溶液；2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑；
（3）①根据表格可知，要使铁元素完全沉淀而铝离子和镁离子不沉淀，需将Fe2+转化为Fe3+，故需要加入H2O2；然后调节4≤pH＜4.2即可将Fe3+沉淀而Al3+、Mg2+不沉淀，调节pH选用的试剂不能用氧化铁，因为会引起红色粉未M的质量偏大；也不能用MgCO3固体，因为MgCO3固体过量时会引起所得固体M则质量偏大，故应选用氨水，
故答案为：C；D；
②根据Fe（OH）3的Ksp=C（Fe3+）•C3（OH-）=1.1×10-36，而pH=4，故C（OH-）=10-10mol/L，带入Ksp=C（Fe3+）•C3（OH-）=1.1×10-36，计算得C（Fe3+）=1.1×10-6mol/L，故答案为：1.1×10-6
③最终红色粉未M为Fe2O3，根据10.0g的铁块中的铁元素最终全到了12.0gFe2O3中，故铁原子的质量为：m（Fe）=
故该“铁块”的纯度=
如果对所得过滤固体直接洗涤、烘干、称量，烘干过程中会引起Fe（OH）3的分解，故会导致计算结果偏小，
故答案为：84%；偏小；Fe（OH）3在烘干过程中会有部分发生分解反应，质量变小．
解析
解：（1）铝热反应生成的熔融的铁具有很强的还原性，可以被空气中的氧气氧化导致生成三价的铁，
故答案为：熔融的铁被空气中氧气氧化；
（2）要证明“铁块”中含有金属铝，应利用铁和铝性质的差异性，即铁不能和碱反应，而铝可以，故应选择氢氧化钠溶液，与铝反应的离子方程式为：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，
故答案为：氢氧化钠溶液；2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑；
（3）①根据表格可知，要使铁元素完全沉淀而铝离子和镁离子不沉淀，需将Fe2+转化为Fe3+，故需要加入H2O2；然后调节4≤pH＜4.2即可将Fe3+沉淀而Al3+、Mg2+不沉淀，调节pH选用的试剂不能用氧化铁，因为会引起红色粉未M的质量偏大；也不能用MgCO3固体，因为MgCO3固体过量时会引起所得固体M则质量偏大，故应选用氨水，
故答案为：C；D；
②根据Fe（OH）3的Ksp=C（Fe3+）•C3（OH-）=1.1×10-36，而pH=4，故C（OH-）=10-10mol/L，带入Ksp=C（Fe3+）•C3（OH-）=1.1×10-36，计算得C（Fe3+）=1.1×10-6mol/L，故答案为：1.1×10-6
③最终红色粉未M为Fe2O3，根据10.0g的铁块中的铁元素最终全到了12.0gFe2O3中，故铁原子的质量为：m（Fe）=
故该“铁块”的纯度=
如果对所得过滤固体直接洗涤、烘干、称量，烘干过程中会引起Fe（OH）3的分解，故会导致计算结果偏小，
故答案为：84%；偏小；Fe（OH）3在烘干过程中会有部分发生分解反应，质量变小．
用如图所示的装置进行实验，回答下列问题：
（1）写出该反应的化学方程式：______
（2）在该反应中______是氧化剂，______是还原剂．
（3）选出该实验的实验现象（把序号填写在横线上）______．
①镁条剧烈燃烧；
②放出大量的热，并发出耀眼的光芒，火星四射；
③纸漏斗的下部被烧穿；
④有红热状态的液珠落入蒸发皿内的细沙上，液珠冷却后变为黑色固体．
（4）说明该反应在工业上的两个用途：______．
（5）写出铝粉与二氧化锰反应的化学方程式：______．
正确答案
解：（1）氧化铁和铝粉在高温条件下发生铝热反应生成铁和氧化铝，反应的化学方程式为：Fe2O3+2Al
故答案为：Fe2O3+2Al
（2）该反应中Fe2O3化合价降低被还原，作氧化剂；Al的化合价升高被氧化，作还原剂，该反应为铝热反应，
故答案为：Fe2O3；Al；
（3）该反应在高温条件下进行，反应的现象有：镁条剧烈燃烧、放出大量的热，并发出耀眼的光芒，火星四射、纸漏斗的下部被烧穿、有红热状态的液珠落入蒸发皿内的细沙上，液珠冷却后变为黑色固体，所以①②③④都正确，
故答案为：①②③④；
（4）铝热法是一种利用铝的还原性获得高熔点金属单质的方法，重要用途有：冶炼金属、焊接钢轨等，
故答案为：冶炼金属、焊接钢轨；
（5）铝粉与二氧化锰在高温下反应生成氧化铝和金属锰，反应的化学方程式为：3MnO2+4Al
故答案为：3MnO2+4Al
解析
解：（1）氧化铁和铝粉在高温条件下发生铝热反应生成铁和氧化铝，反应的化学方程式为：Fe2O3+2Al
故答案为：Fe2O3+2Al
（2）该反应中Fe2O3化合价降低被还原，作氧化剂；Al的化合价升高被氧化，作还原剂，该反应为铝热反应，
故答案为：Fe2O3；Al；
（3）该反应在高温条件下进行，反应的现象有：镁条剧烈燃烧、放出大量的热，并发出耀眼的光芒，火星四射、纸漏斗的下部被烧穿、有红热状态的液珠落入蒸发皿内的细沙上，液珠冷却后变为黑色固体，所以①②③④都正确，
故答案为：①②③④；
（4）铝热法是一种利用铝的还原性获得高熔点金属单质的方法，重要用途有：冶炼金属、焊接钢轨等，
故答案为：冶炼金属、焊接钢轨；
（5）铝粉与二氧化锰在高温下反应生成氧化铝和金属锰，反应的化学方程式为：3MnO2+4Al
故答案为：3MnO2+4Al
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